CN116518957A - 一种适用于无人机航路绘制的电子地图及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于无人机航路绘制的电子地图及其构建方法,所述适用于无人机航路绘制的电子地图，包括预设周界范围；所述预设周界范围被分割成多个网格；每个所述网格对应一个适航高度；所述预设周界范围还设置有禁航区域；所述预设周界范围内除禁航区域以外的范围为适航区域；所述适航区域用于无人机进行飞行的区域，所述禁航区域是禁止无人机进行飞行的区域；所述适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法，包含以下步骤：数据采集处理流程和后台数据处理流程；所述数据采集处理流程和后台数据处理流程对预设周界范围的数据进行采集并处理后，形成一种适用于无人机航路绘制的电子地图；本发明能对无人机进行精准导航，且构建方法成本低。

Description

一种适用于无人机航路绘制的电子地图及其构建方法

技术领域

本发明属于无人机用电子地图及其构建方法相关技术领域，具体涉及一种能对无人机进行精准导航，且构建方法成本低的适用于无人机航路绘制的电子地图及其构建方法。

背景技术

随着无人机行业技术的突破发展与普及，国家鼓励无人机应用拓展与创新，支持无人机在邮政快递物流、城市公共服务、应急救援、公共卫生等领域服务，推动无人机在城市乡村和边远地区推广应用。越来越多的场景使用无人机；根据无人机的功能，可以分消费级无人机，功能型无人机；消费级无人机如用无人机航拍；功能型无人机，如用来喷洒药水杀虫的农用无人机、协助指挥交通用的无人机；警用无人机等等；这些无人机在使用过程中，由于地形、地貌的不确定性，导致无人机在航行过程中需要确定航行线路以及航行高度，要在航行的区域内避开禁航区域和禁航高度，才能保证无人机的正常运行。

低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态，低空区域通常指距正下方地平面垂直距离原则上在3000米以下。

随着国家对于低空开放的逐步深化推进，发展低空经济已成为构建国家新发展格局的重要抓手；发展低空经济，安全是底线；在我国低空经济发展转型跨越的关键时期，由于缺乏无人机专用的电子地图，导致实际中缺乏对无人机航行进行精准导航的的技术手段。

为此，我们研发了一种能对无人机进行精准导航，且构建方法成本低的适用于无人机航路绘制的电子地图及其构建方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能对无人机进行精准导航，且构建方法成本低的适用于无人机航路绘制的电子地图及其构建方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于无人机航路绘制的电子地图，包括预设周界范围；所述预设周界范围被分割成多个网格；每个所述网格对应一个适航高度，以保证无人机能在网格中对应的高度安全航行；所述预设周界范围还设置有禁航区域；所述预设周界范围内除禁航区域以外的范围为适航区域；所述适航区域用于无人机进行飞行的区域，所述禁航区域是禁止无人机进行飞行的区域；如此，以方便无人机在适航区域内根据网格对应的适航高度进行安全航行。

优选的，每个网格内的适航高度由选定的勘测点的海拔高度加高度阀值确定，以实现无人机在该适航高度可以自由飞行，而不会有碰幢障碍物的风险。

优选的，无人机在网格中按该网格对应的适航高度飞行。

优选的，所述的适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法，包括数据采集处理流程和后台数据处理流程，所述数据采集处理流程设为第一步流程，所述后台数据处理流程设为第二步流程；所述数据采集处理流程和后台数据处理流程对预设周界范围的数据进行采集并处理后，使预设周界范围形成网格化，即所述预设周界范围被分割成多个网格；每个所述网格对应一个适航高度，以保证无人机能在网格中对应的高度安全航行；所述预设周界范围还设置有禁航区域；所述预设周界范围内除禁航区域以外的范围为适航区域；所述适航区域用于无人机进行飞行的区域，所述禁航区域是禁止无人机进行飞行的区域；如此，形成一个适用于无人机航路绘制的电子地图，以方便无人机在适航区域内根据网格对应的适航高度进行安全航行。

优选的，所述数据采集处理流程为：

1）选取预设周界范围；

2）设置勘测点及其覆盖面积参数；根据预设周界范围内的地形地貌变化设置勘测点及其覆盖面积参数；若勘测点在平原地带，则其覆盖面积可适当增大；若勘测点在地形地貌较为复杂且起伏较大的丘陵、山区，可将其覆盖面积适当缩小；

3）输入数据到软件工具；通过软件工具根据预设周界范围与勘测点及其覆盖面积自动计算处理生成网格数据与勘测点，自动生成勘测点默认为器覆盖面积的中心点；若覆盖面积内地势起伏较大则优先考虑有利无人机运行的河道、绿地、无人区、非自然资源保护区域、无信号塔设施区域，其中的最高点为勘测点；

4）获取勘测点海拔高度；由勘测人员现场测量或通过官方发布可查渠道获取勘测点的海拔高度数据；

5）获取勘测点的覆盖范围内的自然地理要素或者地表人工设施的海拔高度与其对应的周界范围；由勘测人员现场测量或通过官方发布可查渠道获取勘测点的覆盖范围内的自然地理要素或者地表人工设施的海拔高度、高度阈值与其对应的周界范围；

6）将勘测数据以勘测点为单位将数据打包成geojson数据；

7）将geojson数据上传到后台。

优选的，所述后台数据处理流程为：

1)所述后台在收到上传的geojson数据后将勘测点的网格与高于高度阈值的要素数据分离，分别将网格与大于高度阈值的高楼、山体、信号塔的周界范围以及高度数据打包成geojson格式；同时将数据进行脱敏标注为以业务为主的适航区域、禁航区域、适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据进行存储；

2)数据的加载方式为通过平面地图界面展现，将适航区域、禁航区域的数据分别以不同图层叠加至地图上。

优选的，数据的加载方式，包含以下步骤：：

1)数据加载第一层图层；叠加网格数据及其对应的高度数据在预设周界范围上；通过叠加网格数据可直观的察看所述预设周界范围内的适航高度变化，为确定航路的规划以及航路高度提供有效的帮助；通过该方法勘测所得数据脱敏以后以网格方式加载，既满足无人机运行航路规划需求同时也屏蔽了地形地貌以及关键敏感的自然地理要素、地表人工设施等相关数据；

2)数据加载第二层图层；叠加适航区域、禁航区域、适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据在预设周界范围上；通过第二层图层可清晰的察看所述预设周界范围内的适航区域、禁航区域、适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据的情况；在规划航路时可根据适航区域、禁航区域以及适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据确定航路的具体走向，进行合理、高效的航路规划与设计。

与现有技术相比，本发明提供了一种适用于无人机航路绘制的电子地图及其构建方法，具备以下有益效果：

本发明构建的电子地图可以对无人机的航路进行精准的规划，可通过电子地图上的网格数据更直观的察看范围内的地势变化，通过适航高度、适航区域、禁航区域数据可快速确定航路以及各航段的走向以及高度，并可通过电子地图软件使用鼠标交互直接选取航点而无需关注地面情况以及航点的基准高度；实现了对无人机航路进行低成本、高效、快速规划并生成有效的航路数据；同时，构建方法低成本、高效且快速。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明所述的适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法的流程图；

图2为本发明所述的适用于无人机航路绘制的电子地图中的预设周界范围示意图，以建德市为例；

图3为本发明所述的适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法中勘测点等高线等的示意图；

图4为本发明所述的适用于无人机航路绘制的电子地图中第一层图层的网格数据加载后的示意图；

图5为本发明所述的适用于无人机航路绘制的电子地图中网格数据加载后的横切示意图；

图6为本发明所述的适用于无人机航路绘制的电子地图中第二层图层的网格数据加载后的示意图；

图7本发明所述的适用于无人机航路绘制的电子地图中规划的从A点到B点的航路示意图；

图8本发明所述的适用于无人机航路绘制的电子地图中无人机运行航段海拔高度示意图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种适用于无人机航路绘制的电子地图，包括预设周界范围；所述预设周界范围被分割成多个网格；每个所述网格对应一个适航高度，以保证无人机能在网格中对应的高度安全航行；所述预设周界范围还设置有禁航区域；所述预设周界范围内除禁航区域以外的范围为适航区域；所述适航区域用于无人机进行飞行的区域，所述禁航区域是禁止无人机进行飞行的区域；如此，以方便无人机在适航区域内根据网格对应的适航高度进行安全航行；每个网格内的适航高度由选定的勘测点的海拔高度加高度阀值确定，以实现无人机在该适航高度可以自由飞行，而不会有碰幢障碍物的风险；无人机在网格中按该网格对应的适航高度飞行。

一种适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法，包括数据采集处理流程和后台数据处理流程；如“附图1-3”所示，所述数据采集处理流程为：

1）选取预设周界范围；以建德市为例，请参阅“附图2”；

2）设置勘测点及其覆盖面积；根据建德市的地形地貌变化设置勘测点及其覆盖面积参数；若勘测点在平原地带，则其覆盖面积可适当增大，即“附图2”中的每个网格的面积适当增大；若勘测点在地形地貌较为复杂且起伏较大的丘陵、山区等，可将其覆盖面积适当缩小，即“附图2”中的每个网格的面积适当缩小；

3）输入数据到软件工具；通过软件工具根据预设周界范围与勘测点及其覆盖面积自动计算处理生成网格数据与勘测点，自动生成勘测点默认为其覆盖面积的中心点；若覆盖面积内地势起伏较大则优先考虑有利无人机运行的河道、绿地、无人区、非自然资源保护区域、无信号塔设施区域，其中的最高点为勘测点；

4）获取勘测点海拔高度；由勘测人员现场测量或通过官方发布可查渠道获取勘测点的海拔高度数据；

5）获取勘测点的覆盖范围内的自然地理要素或者地表人工设施等海拔高度与其对应的周界范围；由勘测人员现场测量或通过官方发布可查渠道获取勘测点的覆盖范围内的自然地理要素或者地表人工设施的海拔高度、高度阈值与其对应的周界范围；如“附图3”所示高度阈值的选定以勘测点的海拔高度等高线为基准，因此在测量时也以勘测点海拔高度为基准，即以勘测点海拔高度为起始对高于高度阈值的自然地理要素或者地表人工设施进行测量，具体的，勘测点等高线与高度阈值之间的高度为无人机适航高度；

6）将勘测数据以勘测点为单位将数据打包成geojson数据；

7）将数据上传到后台；

如“附图4-6”所示，所述后台数据处理流程为：后台在收到上传的geojson数据后将网格与高度阈值的要素数据分离，分别将网格与大于高度阈值的高楼、山体、信号塔等的周界范围以及高度数据打包成geojson格式；同时将数据进行脱敏标注为以业务为主的适航区域、禁航区域、适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据进行存储；数据的加载方式为通过平面地图界面展现，将适航区域、禁航区域的数据分别以不同图层叠加至地图上。

具体地讲，数据的加载方式，包含以下步骤：

1)数据加载第一层图层；如“附图4”所示为网格数据加载后的地图，通过叠加网格数据可直观的察看周界范围内的适航高度变化，为确定航路的规划以及航路高度提供有效的帮助；如“附图5”所示为网格加载横切示意图，通过该方法勘测所得数据脱敏以后以网格方式加载，既满足无人机运行航路规划需求同时也屏蔽了地形地貌以及关键敏感的自然地理要素、地表人工设施等相关数据；

2)数据加载第二层图层；如“附图6”所示为高于高度阈值的要素数据加载后的地图，即为加载的第二层图层，可清晰的察看周界范围内的适航区域、禁航区域和高度数据的情况；在规划航路时可根据适航区域、禁航区域以及高度数据确定航路的具体走向，进行合理、高效的航路规划与设计。

本实施例中，如“图7-8”所示，电子地图的应用示例；具体的，如“图7”所示，规划一条从“A点”到“B点”相对高度为130米的航路时步骤如下：

1）确定起点与终点位置坐标；即确定“A点”和“B点”的位置坐标；

2）根据适航区域与禁航区域数据；具体的，要避开禁航区，确定航路走向；

3）根据适航区域与禁航区域数据及无人机综合性能、地面情况实地考察等确定各个航段走向,其中航段的划分以网格边界为划分界限；

4）选取各个航段的具体航点；每两个航点之间均为直线段相连，以保证无人机飞行的距离最优；

5）最终得到一段海拔高度变化如“图8”所示的航路；其中各航段高度为需求的航路高度加上网格高度后的高度，同时满足无人机在航路中飞行时始终保持同一相对高度，既不违反相关政策规定也降低无人机运行的能源消耗。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明构建的电子地图可以对无人机的航路进行精准的规划，可通过电子地图上的网格数据更直观的察看范围内的地势变化，通过适航高度、适航区域、禁航区域数据可快速确定航路以及各航段的走向以及高度，并可通过电子地图软件使用鼠标交互直接选取航点而无需关注地面情况以及航点的基准高度；实现了对无人机航路进行低成本、高效、快速规划并生成有效的航路数据；同时，构建方法低成本、高效且快速。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种适用于无人机航路绘制的电子地图，包括预设周界范围；其特征在于：所述预设周界范围被分割成多个网格；每个所述网格对应一个适航高度，以保证无人机能在网格中对应的高度安全航行；所述预设周界范围还设置有禁航区域；所述预设周界范围内除禁航区域以外的范围为适航区域；所述适航区域用于无人机进行飞行的区域，所述禁航区域是禁止无人机进行飞行的区域；如此，以方便无人机在适航区域内根据网格对应的适航高度进行安全航行。

2.根据权利要求1所述的适用于无人机航路绘制的电子地图，其特征在于：每个网格内的适航高度由选定的勘测点的海拔高度加高度阀值确定，以实现无人机在该适航高度可以自由飞行，而不会有碰幢障碍物的风险。

3.根据权利要求2所述的适用于无人机航路绘制的电子地图，其特征在于：无人机在网格中按该网格对应的适航高度飞行。

4.根据权利要求1或2或3所述的适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法，其特征在于：包括数据采集处理流程和后台数据处理流程，所述数据采集处理流程设为第一步流程，所述后台数据处理流程设为第二步流程；所述数据采集处理流程和后台数据处理流程对预设周界范围的数据进行采集并处理后，使预设周界范围形成网格化，即所述预设周界范围被分割成多个网格；每个所述网格对应一个适航高度，以保证无人机能在网格中对应的高度安全航行；所述预设周界范围还设置有禁航区域；所述预设周界范围内除禁航区域以外的范围为适航区域；所述适航区域用于无人机进行飞行的区域，所述禁航区域是禁止无人机进行飞行的区域；如此，形成一个适用于无人机航路绘制的电子地图，以方便无人机在适航区域内根据网格对应的适航高度进行安全航行。

5.根据权利要求4所述的适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法，其特征在于：所述数据采集处理流程为：

1）选取预设周界范围；

2）设置勘测点及其覆盖面积参数；根据预设周界范围内的地形地貌变化设置勘测点及其覆盖面积参数；若勘测点在平原地带，则其覆盖面积可适当增大；若勘测点在地形地貌较为复杂且起伏较大的丘陵、山区，可将其覆盖面积适当缩小；

3）输入数据到软件工具；通过软件工具根据预设周界范围与勘测点及其覆盖面积自动计算处理生成网格数据与勘测点，自动生成勘测点默认为器覆盖面积的中心点；若覆盖面积内地势起伏较大则优先考虑有利无人机运行的河道、绿地、无人区、非自然资源保护区域、无信号塔设施区域，其中的最高点为勘测点；

4）获取勘测点海拔高度；由勘测人员现场测量或通过官方发布可查渠道获取勘测点的海拔高度数据；

5）获取勘测点的覆盖范围内的自然地理要素或者地表人工设施的海拔高度与其对应的周界范围；由勘测人员现场测量或通过官方发布可查渠道获取勘测点的覆盖范围内的自然地理要素或者地表人工设施的海拔高度、高度阈值与其对应的周界范围；

6）将勘测数据以勘测点为单位将数据打包成geojson数据；

7）将geojson数据上传到后台。

6.根据权利要求4所述的适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法，其特征在于：所述后台数据处理流程为：

1)所述后台在收到上传的geojson数据后将勘测点的网格与高于高度阈值的要素数据分离，分别将网格与大于高度阈值的高楼、山体、信号塔的周界范围以及高度数据打包成geojson格式；同时将数据进行脱敏标注为以业务为主的适航区域、禁航区域、适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据进行存储；

2)数据的加载方式为通过平面地图界面展现，将适航区域、禁航区域的数据分别以不同图层叠加至地图上。

7.根据权利要求6所述的适用于无人机航路绘制的电子地图的构建方法，其特征在于：数据的加载方式，包含以下步骤：

1)数据加载第一层图层；叠加网格数据及其对应的高度数据在预设周界范围上；通过叠加网格数据可直观的察看所述预设周界范围内的适航高度变化，为确定航路的规划以及航路高度提供有效的帮助；通过该方法勘测所得数据脱敏以后以网格方式加载，既满足无人机运行航路规划需求同时也屏蔽了地形地貌以及关键敏感的自然地理要素、地表人工设施等相关数据；

2)数据加载第二层图层；叠加适航区域、禁航区域、适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据在预设周界范围上；通过第二层图层可清晰的察看所述预设周界范围内的适航区域、禁航区域、适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据的情况；在规划航路时可根据适航区域、禁航区域以及适航区域的高度数据和禁航区域的高度数据确定航路的具体走向，进行合理、高效的航路规划与设计。